化合价是化学中的一个重要概念,其要点如下:

一、定义及本质

定义:化合价是一种元素的一个原子与其他元素的原子化合时表现出来的性质。

本质:化合价的本质是原子在形成化合物时得失电子或共用电子对的数目。例如,在氯化钠(NaCl)中,钠原子失去一个电子,其化合价为 +1;氯原子得到一个电子,其化合价为 -1。

二、表示方法

正负号与数值:化合价用 +n、-n 的形式表示,其中 n 为整数。正数表示该元素在化合物中失去电子显正价,负数表示得到电子显负价。

标注位置:通常在元素符号的正上方标注化合价。例如,在二氧化碳(CO₂)中,碳元素的化合价为 +4,氧元素的化合价为 -2,可表示为。

三、确定规则

单质化合价为零:任何单质中元素的化合价都为零。因为单质是由同种元素组成的纯净物,不存在电子的得失或偏移。例如,氧气(O₂)、铁(Fe)等单质中元素的化合价都是零。

化合物中化合价代数和为零:在化合物中,各元素正负化合价的代数和为零。这是确定化合物中未知元素化合价的重要依据。例如,在硫酸(H₂SO₄)中,已知氢元素的化合价为 +1,氧元素的化合价为 -2,设硫元素的化合价为 x,则有,解得,即硫元素的化合价为 +6。

常见元素的化合价:

氢元素:通常显 +1 价,在金属氢化物中显 -1 价,如氢化钠(NaH)中氢的化合价为 -1。

氧元素:通常显 -2 价,在过氧化物中显 -1 价,如过氧化氢(H₂O₂)中氧的化合价为 -1。

金属元素通常显正价,如钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)等分别显 +1、+2、+3 价。

非金属元素既有正价又有负价,如氯元素有 -1、+1、+3、+5、+7 等化合价。

四、化合价的变化与氧化还原反应

氧化还原反应的标志:化合价的变化是氧化还原反应的重要标志。在氧化还原反应中,元素的化合价会发生升高或降低。化合价升高的过程称为被氧化,化合价降低的过程称为被还原。

电子转移:化合价的变化与电子的转移密切相关。化合价升高意味着失去电子,化合价降低意味着得到电子。例如,在铁与硫酸铜溶液的反应中,铁原子失去两个电子,化合价从 0 升高到 +2,被氧化;铜离子得到两个电子,化合价从 +2 降低到 0,被还原。

五、化合价与化学键

离子键与化合价:在离子化合物中,化合价的数值等于离子所带的电荷数。例如,氯化钠(NaCl)是离子化合物,钠离子带一个单位正电荷,化合价为 +1;氯离子带一个单位负电荷,化合价为 -1。

共价键与化合价:在共价化合物中,化合价的数值等于该元素的一个原子与其他原子形成的共用电子对的数目。例如,在水分子(H₂O)中,氧原子与两个氢原子形成两对共用电子对,氧的化合价为 -2;氢原子与氧原子形成一对共用电子对,氢的化合价为 +1。